CO_2驱提高低渗透油藏采收率的应用现状_仵元兵

第6卷第1期2010年3月

新疆石油天然气

Xinjiang O il &Gas Vol .6No .1

Mar .2010

文章编号:1673—2677(2010)01—0036-04

收稿日期:2009-10-21

基金项目:中国石油天然气股份公司科技攻关项目(2008D -5011-05)“‘二次开发’潜力评价与规划方法研究”部分成果作者简介:仵元兵(1977-),男,陕西扶风人,中油测井技术服务公司,主要从事油气田开发和油气井测试工作。

C O 2驱提高低渗透油藏采收率

的应用现状

仵元兵1

,胡丹丹2

,常毓文2

,刘照伟3

,胡松昊

4

(1.中油测井技术服务有限责任公司,北京100101;2.中国石油勘探开发研究院北京100083;3.中国石油天然气勘探开发公司,北京100034;4.西南石油大学,四川成都610500)

摘　要:国外注CO 2混相和非混相驱油技术已在低渗透油藏中得到了广泛的应用。本文在阐述

CO 2混相和非混相驱提高采收率原理基础上,系统整理和归纳了实施CO 2驱油藏的适应性和混相驱、非混相驱筛选标准。通过国内外低渗透油藏注CO 2驱提高采收率应用情况分析,指出CO 2

驱能起到明显的增油降水和提高采收率的效果,提出应积极开展注CO 2驱油技术的研究和现场。 关键词:CO 2驱;提高采收率;油藏适应性;筛选标准;应用现状

中图分类号:TE357.7 文献标识码:A 我国低渗油藏的资源比较丰富,到2002年已探明地质储量约63亿吨,目前的状况是其动用率还不到一半,其余多数低丰度、特低渗透油藏在目前的经济技术条件下仍难以动用。开发实践表明:低渗透油藏由于渗透率过低,或者储层中水敏性粘土矿物较多,见水后发生膨胀阻塞孔隙,以致注水时吸水能力差,甚至注不进水,或者难以见到注水效果。在这种情况下改而采取注气的方式,常可取得好的效果

[1-2]

。国外80年代注气混相和非混相

驱油技术在低渗透油藏中已得到广泛的应用,并获得较好的经济效益

[3]

。国内随着江苏、胜利吉林和

等油田中小规模的CO 2气藏的发现,松辽盆地大型高含CO 2气藏频频发现,注CO 2驱油技术也开始在油田进行了现场应用

[4-5]

,因此分析注CO 2驱开发

低渗透油藏的应用现状有着十分的必要性。

1　CO 2驱提高采收率机理

CO 2驱按作用机理可分为CO 2混相驱和CO 2

非混相驱,其提高采收率的主要作用机理为促使原油膨胀、降低粘度、降低油水界面张力、改善储层渗透率、萃取和汽化原油中轻质烃和形成内部溶解气驱等

[1-5]

。几种机理在注CO 2开发油田过程中是

同时存在的,但每种机理所起作用的大小各不相同,受油藏的岩性、流体性质及开发方式决定,可能是一种或者几种机理占主导地位。1.1　混相驱

混相驱是指在多孔介质中,一种流体驱替另外一种流体时,由于两种流体之间发生扩散、传质作用,从而使两种流体能互相溶解而不存在分界面,这样就完全消除了界面张力,毛细管准数变为无限大,同时多孔介质中的毛细管力降为零,从而减少了毛管力对石油的圈闭,理论上可使微观的驱油效率达到100%。

混相驱按其混相机理可以分为一次接触混相和多次接触混相。一次接触混相是在一定的温度和压力下,注入流体按任何比例直接与地下原油进

6

3

第6卷第1期 仵元兵等:C O

2

驱提高低渗透油藏采收率的应用现状

行混相,并且保持单相的过程;多次接触混相是在

一定的温度和压力下,注入流体与地层原油虽然不能发生一次接触混相,但是在流动过程中,经过反复接触。发生充分的相间传质作用后,也能达到混相的过程。但是在正常的油藏温度和压力下,CO

2和绝大多数的原油不能达到一次接触混相,通常CO2和原油在地下充分接触,由他们之间的物质交换逐步实现组分交换,多次接触,最终达到混相。

1.2　非混相驱

注气非混相驱是通过注入气保持地层压力,而在注气驱替油藏流体过程中,气体和流体之间存在界面张力、互不溶解,是二次采油的一种方法,主要

包括注天然气、空气、氮气、CO

2

非混相驱等。适用于一些难于开发的特殊油藏(如低渗透油藏和双重介质油藏),主要原因是这些特殊油气藏的注水效果差、渗透率低(一般在10×10-3μm2左右),注气

可保持油藏压力。CO

2

非混相驱的主要采油机理是降低原油的粘度,使原油体积膨胀、抽提和汽化

原油中轻烃,减小界面张力。CO

2

驱油由于气体粘度低及油层的非均质性,易出现粘性指进及窜流,造成不利的流度比。由于生产井井底温度下降,易结蜡影响到井生产不正常;气窜严重的井,虽然增油效果显著,但产液量下降严重,甚至停喷。

2　油藏适应性及筛选标准

现今的油藏注CO

2

开发技术与常规注水、注气

的方法有很大差别。与水相比,CO

2

更容易注入地

层,但其流度比水还要高,且CO

2

与油之间密度差极大,粘性指进与重力超覆现象更加严重,因此,若

使油藏注CO

2

开发取得成功,首先要研究油藏是否

具备注CO

2

开发的条件[2],[4-5]。

2.1　油藏适应性分析

2.2.1　油藏地质结构

选择注CO

2

开发的储油层应具有水动力学封闭性,没有活跃的边水区,这样就有可能消除注入介质向边外的漏失。其次考虑利用倾斜油层的重

力,把CO

2

注到构造上倾部位,以低速驱替,使重力足以维持密度较小的溶剂与原油分离,以便抑制指进形成,从而提高波及效率。另外,裂缝性油藏因

气体窜槽而降低气驱的有效性,使得注CO

2

混相驱难以达到混相。2.2.2　渗透率

对于注CO

2

开发的油藏,低渗透率可提供充分的混相条件,减少重力分离;而高渗透率易导致早期气窜,从而造成较低的驱油效率,但对高倾角油藏,根据重力稳定驱油机理,要求垂向渗透率为0. 2μm2或更高。大量试验研究表明,对于不同渗透

率的油藏,注CO

2

混相驱替都将取得较好的效果。但从经济上分析,高渗透油层注水开发将占有优

势,而低渗透油层水驱工艺实施困难,采用CO

2

驱效果更好。

2.2.3　油藏纵向非均质性

油层非均质性是直接影响气驱效果的主要因

素之一。对于注CO

2

开发,纵向非均质效应更加严重,特别是注小溶剂段塞混相驱,由于渗透率差异,进入高渗透层的段塞将会大于进入低渗透层的段塞,且低渗透层小段塞又由于横向及纵向分散作用而被稀释,从而使混相驱替在低渗透层中收效甚微。若层间是连通的,由于流动势能差,可引起各层之间溶剂与原油的交渗流动,加上重力分离作用,当高渗透层位于油藏的低部或中部时,混相驱的效果要好于高渗层位于顶部的情况,有时甚至优于均匀油藏。

2.2.4　油藏流体饱和程度

被选定注CO

2

的油藏其原油饱和度是预测经济可行性最关键的参数。饱和度的界限取决于注入流体的成本、油价、油藏流体特性及油藏特性。当然,原油饱和度越大越好。若其值很低,原油将不易被驱替出来。理论上,混相驱可以从波及的地区驱替出所有的剩余油,但是,由于流度比及油藏非均质性的影响,在最好的情况下,体积波及系数也只能达到55%-60%。通常混相驱开采,原油饱和度最低限为25%。对于非混相驱替,原油饱和度最低限为50%。

2.2.5　油藏流体的性质

注CO

2

开发要求油藏原油的粘度要低,原油粘度最高不能超过3mPa.s,而重力稳定驱替对原油

粘度的要求,将取决于垂向渗透率的大小。注CO

2混相驱要求原油密度小于876kg/m3,而非混相驱替时,原油密度可在876-1000kg/m3之间。油藏注CO2开发效果也取决于驱替前缘的压力,为了消除相界面,也就是为了取得高的驱油效率,要求驱替

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